局部脑氧饱和度与血浆β-淀粉样蛋白对术后认知功能障碍的影响

张东莹，马 龙，王甲正，陈永学 (邯郸市中心医院麻醉科，河北 邯郸 056000)

术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction，POCD)是手术后出现的一种中枢神经系统并发症，主要表现为患者精神错乱、焦虑、记忆力受损等[1]，临床上将这种术后人格、社交能力变化以及智力功能退化现象统称为POCD[2]。研究显示，不同类型手术的POCD发病率不同(25%～80%)，其中心脏手术患者POCD的发病率为33%～83%，且部分患者POCD会进展为永久性认知功能损害[3-4]，严重威胁患者健康与生活质量。因此，有效降低POCD的发病率对于临床以及社会具有重要意义。目前，POCD的发病机制尚未完全明确，学者认为主要与手术、体外循环、麻醉、栓塞、炎症反应等围术期因素以及患者年龄、认知程度等因素密切相关[5]，上述因素最终与大脑缺血以及氧供需失衡有关。既往研究中POCD的评估多采用量表形式进行，存在一定的主观性，评估结果存在一定的偏差。局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation，rSO2)是通过测定脑组织中近红外线吸收与反射情况，实时反馈患者脑部氧合情况，可有效评估脑氧供需平衡以及脑血流变化。有研究指出，rSO2与认知功能密切相关，关注rSO2变化对评估POCD具有积极作用[6]。有研究证实，血浆β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein，Aβ)沉积与神经元退行性病变密切相关[7]。目前，关于rSO2与Aβ联合用于评估POCD的研究较少，其应用效果尚不明确，故本研究通过比较POCD患者与非POCD患者的临床资料及手术前后相关指标，并分析POCD的危险因素，以期为临床POCD预防及降低其发生率提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取我院2019年1月至2021年12月收治的择期行心脏手术的患者86例，年龄18～65岁。纳入标准：①行择期房间隔缺损或室间隔缺损手术；②病历资料完整；③术前经超声检测左心室射血分数≥50%；④血常规检测证实肝、肾功能无明显异常；⑤经术前评估可耐受手术，美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologist,ASA)分级为Ⅰ、Ⅱ级。排除标准：①有心肌梗死病史、血栓栓塞病史、精神类疾病史、心脏病史等；②合并恶性肿瘤、感染性疾病；③肝、肾功能不全以及凝血功能异常；④失访或资料不全；⑤处于急性感染期、妊娠哺乳期；⑥术前合并认知功能障碍。本研究符合《赫尔辛基宣言》中关于医学伦理的建议，获我院医学伦理委员会批准(HDZXYY-0108SW861210)，患者均签署知情同意书。

1.2 方法

POCD诊断标准：采用简易智力状况检查法(mini-mental state examination，MMSE)量表，分别于手术前后对患者的定向力、记忆力、计算能力、回忆力进行定量认知功能评估，分值0～30分，27分及以上为正常，27分以下为认知功能障碍。将术后量表评分低于27分以及低于术前基线值2分判定为POCD。根据患者是否发生POCD将其分为POCD组与非POCD组。

收集所有患者的年龄、性别、体质量、受教育程度、合并疾病、吸烟史、酗酒史等术前资料。术中术后资料：①局部rSO2监测，采用近红外光谱仪技术进行连续监测，电极置于患者右前额，通过红外检测反馈信号评估头颅闭合状态下氧合血红蛋白与还原血红蛋白水平，得出局部rSO2，数据自动传输至计算机进行统计，计算rSO2%较基线降低的最大百分数(rSO2%max)；②血清指标检测，分别于术中与术后采集患者空腹静脉血，离心后取上层血清，采用ELISA法测定Aβ水平，根据试剂盒说明书建立标准曲线，将测得的OD值与标准曲线对照得出Aβ水平；③记录体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)时间、冠脉阻断时间、机械通气时间、术中最低红细胞比容(red blood cell specific volume，HCT)、术中最低鼻咽温、术中最高乳酸(lactic acid，Lac)、手术时间以及住院时间等资料。

1.3 观察指标

记录患者POCD的发生率，采用单因素分析比较POCD组与非POCD组患者的临床资料。对上述存在差异的因素进一步行Logistic回归分析，明确患者发生POCD的独立危险因素。绘制受试者工作特征(receiveroperatingcharacteristic，ROC)曲线分析rSO2%max、Aβ对POCD的预测价值。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 POCD与非POCD患者临床资料比较

86例患者中，有29例术后发生POCD，发生率为33.72%。2组患者年龄、受教育程度、冠脉阻断时间、机械通气时间、rSO2%max、Aβ水平比较差异有统计学意义(P<0.05)，而性别、体质量、手术类型、ASA分级、术前LVEF、术前LVED、合并基础疾病、吸烟史、酗酒史等比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 POCD组与非POCD组患者临床资料比较

2.2 POCD发生的多因素回归分析

多因素Logistic回归分析结果显示，年龄≥55岁、受教育程度为小学及以下、Aβ≤102.45 pg/mL、rSO2%max≤11.15%是患者发生POCD的独立危险因素(P<0.05)，见表2。

表2 POCD发生的多因素回归分析

2.3 rSO2%max、Aβ联合预测POCD的价值

rSO2%max最佳临界值为10.24%时，预测POCD的ROC曲线下面积(areaunderthecurve，AUC)为0.894(95%CI：0.847～0.951)，敏感度和特异度分别为86.21%、82.76%。Aβ最佳临界值为 91.85 pg/mL时，预测POCD的AUC为0.902(95%CI：0.851～0.988)，敏感度和特异度分别为89.66%、86.21%。二者联合时预测POCD的AUC为0.913(95%CI：0.859～1.000)，敏感度和特异度分别为93.10%、89.66%，见表3、图1。

表3 POCD发生危险因素效能分析

图1 rSO2%max、Aβ联合检测对患者POCD发生的预测价值

3 讨论

POCD指术前无精神障碍的患者手术后受多种因素的影响出现认知能力减退、记忆力受损、社交能力衰退以及焦虑等多种脑功能紊乱现象[8]。相关研究显示，心脏手术患者POCD的发病率显著升高，其主要与患者合并基础疾病、受教育程度、年龄等因素有关[9]，同时围术期手术操作、麻醉、应激反应、体外循环等因素亦有一定影响，而这些因素最终与脑缺血以及脑氧供需失衡有关。POCD的发生是诸多因素相互协同作用的结果，研究显示，少数患者会发展为永久性的认知功能损伤，对其临床治疗效果与生活质量造成不良影响，在一定程度上使得医疗成本增加[10]。因此，降低并预防POCD的发生具有重大的现实意义。

本研究结果显示，86例心脏手术患者中POCD的发生率为33.72%，与既往研究结果相当[10]。本研究结果显示，年龄、受教育程度、Aβ水平、rSO2%max是患者发生POCD的独立危险因素。既往研究证实，年龄增长与术前患者认知功能降低是POCD发生的共同危险因素，年龄增长引起机体中枢神经系统退行性改变，且老年患者自身脑血流的调节功能衰退，二者在POCD的发生中发挥基础作用[11]。另外，由于老年患者肝、肾功能存在不同程度的衰退，对药物的清除能力下降，手术时在麻醉以及应激反应的影响下会加重对认知功能的损伤，导致POCD发生。有研究证实，POCD多发生于60岁以上老年患者，其原因主要与老年患者中枢神经系统功能降低以及血流动力学调节能力下降有关[12]。Li等[13]研究指出，骨科手术患者年龄每增加1岁，患者术后继发POCD的风险增加33.90%。另有研究指出，受教育程度与POCD的发生密切相关，患者受教育的时间越长，认知储备相应越高，患者认知功能衰退的进程可得到一定程度延缓[14]。因此，受教育程度越高的患者POCD的发生率越低。

rSO2是一种无创监测脑氧供需平衡的新型方式，主要通过测定脑部动静脉血以及毛细血管血液的相对比例，取脑组织中动静脉血氧饱和度的加权平均值反映脑氧供需动态平衡状态[15]。有研究显示，密切监测rSO2变化并维持在一定范围，对改善患者预后、减轻神经损伤以及减少POCD的发生具有积极作用[16]。心脏手术患者POCD的发生率较高，实时监测rSO2可有效反映患者大脑皮质缺血性动态变化以及脑氧供需平衡状态。rSO2受年龄、体温、血压、脑灌注量、探头位置、麻醉深度、通气方式等多种因素影响，因此，围术期应对上述因素加以预防与干预，降低其对rSO2的影响，从而有效控制rSO2的动态变化趋势。有研究指出，心脏手术中监测rSO2可使脑损伤以及神经认知功能损伤最小化，有助于降低医疗成本以及缩短住院时间[17]。研究显示，rSO2低于50%或rSO2%max下降超过20%，患者术后认知功能障碍发生率明显升高[18]。本研究结果显示，rSO2%max最佳临界值为10.24%时，预测POCD的AUC为0.894，敏感度和特异度最高分别为86.21%、82.76%，提示监测rSO2%max对POCD有较好的预测价值。rSO2%max作为rSO2最小值与rSO2较基础值下降的最大百分数，优于单一监测rSO2结果。rSO2作为一种连续的、非侵入性的监测方式，具有较高的敏感度与特异度，且简便易行，具有良好的推广价值。基于此，本研究认为密切监测rSO2%max动态变化对减少患者认知功能损伤以及POCD的发生具有重要意义，且具有良好的预测价值。

Aβ是一种由氨基酸组成的多肽物质，其表达增加与认知功能障碍密切相关。Aβ前体蛋白是一种急性反应蛋白，在转录过程中受炎症细胞因子调节，Aβ前体蛋白增加时Aβ含量会增加。Aβ一方面通过阻碍神经元间的信息传递，影响患者学习能力与记忆力，从而引起认知功能障碍以及记忆力衰退；另一方面其通过激活蛋白激酶与糖原合成酶激酶引起Tau蛋白磷酸化，促进神经退行性疾病发生。同时，Aβ自身可产生自由基与反应性氧化物，通过损伤机体膜脂质促使神经退行性改变发生。有研究指出，Aβ对神经细胞具有一定的毒性作用，可引起炎症反应，影响患者突触功能以及记忆功能，从而导致神经元丧失以及认知功能损害，继发POCD[19]。还有研究证实，Aβ水平变化与POCD的发生密切相关[20]。本研究结果显示，当Aβ为91.85 pg/mL时，预测POCD的AUC为0.902，敏感度和特异度分别为89.66%、86.21%，提示Aβ水平变化对POCD有良好的预测价值。同时监测rSO2%max与血清Aβ水平预测POCD发生的诊断效能更高。通过分析心脏手术患者发生POCD相关的危险因素可对POCD的发生进行一定的预测，进而通过加强术中监测，改善围术期的管理等措施有效预防并降低POCD的发生率，改善患者预后。

综上所述，心脏手术患者POCD的发生率为33.72%，年龄≥55岁、受教育程度为小学及以下、Aβ≤102.45 pg/mL、rSO2%max≤11.15%是心脏手术患者发生POCD的独立危险因素，应密切关注术中术后监测指标，监测rSO2%max与Aβ水平变化对POCD发生具有良好的预测价值。